JPH09126592A - ヒートポンプ式冷凍サイクル用室外熱交換器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ヒートポンプ式冷凍サイクルに用いられる熱
交換器において、吸熱作動および発熱作動の両作動状態
においても効率よく熱交換を行うことができ、かつ、ス
ペース効率の低下を防止しつつ、着霜による急激な暖房
能力低下を防止する。 【構成】 ２つの熱交換部１６ａ、１６ｂを所定の隙間
Ｃを有して空気の流れ方向に沿って直列に並べる。さら
に、上流側に位置する熱交換部１６ａの複数個の偏平チ
ューブ２ａからなる冷媒通路面積を、下流側の熱交換部
１６ｂの複数個の偏平チューブ２ｂからなる冷媒通路面
積に比べて小さくする。そして、それらの熱交換部１６
ａ、１６ｂを蒸発器（吸熱器）として使用する場合に
は、上流側の配管ジョイント６ａから冷媒を流入させ、
凝縮器（放熱器）として使用する場合には、下流側の配
管ジョイント６ｂから冷媒を流入させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ヒートポンプ式冷凍サ
イクルに用いられる熱交換器に関するもので、電気自動
車に搭載されるヒートポンプ式冷凍サイクルの室外熱交
換機に用いて有効である。

【０００２】

【従来の技術】従来、電気自動車に搭載されるヒートポ
ンプ式冷凍サイクルに用いられる室外熱交換器は、車両
前方に組付けられているので、車室内暖房時等の外気温
度が低いときには、空気中の水分や雨滴の付着凍結によ
るいわゆる「着霜」が、室外熱交換器の熱交換（コア）
部に発生し易い。そのため着霜部分の通気性が悪化して
熱交換部の吸熱能力が低下し、その結果、暖房能力が急
激に低下するという問題があった。

【０００３】そこで、この問題を解決する手段として、
室外熱交換器の熱交換部を二分割し、一方を走行風が当
たる車両前方に配置し、他方を走行風の影響を直接受け
難い位置に配置して、後者の熱交換部によって最小暖房
能力を維持して、急激な暖房能力の低下を防止するとい
うものが知られている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ように熱交換部を二分割して、それらを別の場所にそれ
ぞれ配置するので、スペース効率の低下という新たな問
題が発生する。また、ヒートポンプ式冷凍サイクルの室
外熱交換器は、周知のように車室内暖房時には吸熱器
（蒸発器）として作動し、車室内冷房時には発熱器（凝
縮器）として作動するので、室外熱交換器内を流れる冷
媒の相変化状態は、車室内暖房時と車室内冷房時とでは
異なっている。

【０００５】したがって、車室内暖房時の熱交換（蒸
発）効率を優先させれば、車室内冷房時の熱交換（凝
縮）効率が低下する。一方、車室内冷房時の熱交換（凝
縮）効率を優先させれば、車室内暖房時の熱交換（蒸
発）効率が低下する。本発明は、上記点に鑑み、ヒート
ポンプ式冷凍サイクルに用いられる室外熱交換器におい
て、吸熱作動および発熱作動の両作動状態においても効
率よく熱交換を行うことができ、かつ、スペース効率の
低下を防止しつつ、着霜による急激な暖房能力低下を防
止することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、以下の技術的手段を用いる。請求項１に
記載の発明では、複数個の熱交換部（１６ａ、１６ｂ）
を、互いに冷媒通路（２ａ、２ｂ）を連通させた状態
で、所定の隙間（Ｃ）を有して外部流体の流れ方向に沿
って直列に並べる。さらに、上流側に位置する熱交換部
（１６ａ）の冷媒通路断面積を、下流側の熱交換部（１
６ｂ）の冷媒通路断面積に比べて小さくする。

【０００７】そして、それらの熱交換部（１６ａ、１６
ｂ）を蒸発器として使用する場合には、上流側の熱交換
部（１６ａ）から冷媒を流入させ、凝縮器として使用す
る場合には、下流側の熱交換部（１６ｂ）から冷媒を流
入させることを特徴とする。請求項２に記載の発明で
は、複数個の熱交換部（１６ａ、１６ｂ）を、互いに冷
媒通路（２ａ、２ｂ）を連通させた状態で、所定の隙間
（Ｃ）を有して外部流体の流れ方向に沿って直列に並べ
る。さらに、外部流体流れ上流側に位置する前記熱交換
部（１６ａ）の前記補助空間（１００ａ〜１０５ａ）の
うちいずれか１つに連通する前記チューブ（２ａ）の穴
断断面積の総和は、外部流体流れ下流側に位置する前記
熱交換部（１６ｂ）の前記補助空間（１００ｂ〜１０３
ｂ）のうちいずれか１つに連通する前記チューブ（２
ｂ）の穴断断面積の総和に比べて小さくする。

【０００８】そして、それらの熱交換部（１６ａ、１６
ｂ）を蒸発器として使用する場合には、上流側の熱交換
部（１６ａ）から冷媒を流入させ、凝縮器として使用す
る場合には、下流側の熱交換部（１６ｂ）から冷媒を流
入させることを特徴とする。請求項３に記載の発明によ
れば、請求項２に記載の熱交換器において、補助空間
（１００ａ〜１０５ａ）に連通するチューブ（２ａ）の
穴断断面積の総和の差異は、チューブ（２ａ、２ｂ）の
本数差によって構成されていることを特徴とする。

【０００９】次に作用効果を述べる。請求項１〜３に記
載の発明によれば、上流側の熱交換部（１６ａ）と下流
側の熱交換部（１６ｂ）との間に所定の隙間（Ｃ）を有
しているので、上流側の熱交換部（１６ａ）が目詰まり
した状態であっても、下流側の熱交換部（１６ｂ）は、
隙間（Ｃ）から流入する外部流体によって熱交換するこ
とができる。したがって、着霜によってが目詰まりした
状態であっても、急激な暖房能力低下を防止するこがで
きる。

【００１０】また、複数個の熱交換部（１６ａ、１６
ｂ）は、所定の隙間（Ｃ）を有して空気流れ方向に沿っ
て直列に並んでいるので、複数個の熱交換部（１６ａ、
１６ｂ）まとめて一か所に配置することができる。した
がって、複数個の熱交換部（１６ａ、１６ｂ）をそれぞ
れ別の場所に配置する場合に比べて、スペース効率の向
上を図ることができる。

【００１１】また、暖房運転時には、冷媒通路内を流れ
る冷媒の圧力損失のために、冷媒通路内の圧力降下とと
もに蒸発圧力も降下していくので、複数個の熱交換部
（１６ａ、１６ｂ）内の冷媒温度も冷媒流れと共に降下
していく。つまり、冷媒温度は、外部流体流れ上流側か
ら下流側に進むにつれて降下する。また、複数個の熱交
換部（１６ａ、１６ｂ）を通過する外部流体は、複数個
の熱交換部（１６ａ、１６ｂ）で吸熱されるので、複数
個の熱交換部（１６ａ、１６ｂ）を通過する外部流体の
温度は、上流側から下流側に進むつれて降下する。

【００１２】したがって、複数個の熱交換部（１６ａ、
１６ｂ）を通過する外部流体の温度および複数個の熱交
換部（１６ａ、１６ｂ）内を流れる冷媒温度の両者と
も、外部流体流れ上流側から下流側に進むにつれて降下
するので、外部流体流れ上流側から下流側にわたって、
外部流体と冷媒との温度差の縮小を抑制することができ
る。延いては、熱交換器の熱交換（吸熱）効率の向上を
図ることができる。

【００１３】また、暖房運転時には、外部流体流れ上流
側の熱交換部（１６ａ）の冷媒流路から外部流体流れ下
流側の熱交換部（１６ｂ）の冷媒流路に進むにつれて冷
媒の蒸発が進むので、その体積を次第に膨張させる。し
かし、冷媒は冷媒流路断面積の小さい上流側冷媒流路か
ら冷媒流路断面積の大きい下流側冷媒流路に向かって流
れるているので、体積の膨張にともなう複数個の熱交換
部（１６ａ、１６ｂ）内の（蒸発）圧力上昇を抑制する
ことができる。したがって、複数個の熱交換部（１６
ａ、１６ｂ）内で冷媒が安定的に蒸発することができる
ので、熱交換器の熱交換（吸熱）効率のより一層向上を
図ることができる。

【００１４】また、冷房運転時には、複数個の熱交換部
（１６ａ、１６ｂ）は凝縮器として作動するので、冷媒
は凝縮、冷却されて冷媒流れと共にその温度を下げてい
く。そのため、上流側の熱交換部（１６ａ）から下流側
の熱交換部（１６ｂ）に進につれて冷媒温度は上昇す
る。また一方、複数個の熱交換部（１６ａ、１６ｂ）を
通過する外部流体の温度は、冷媒からの凝縮熱を受けて
上流側から下流側に進につれて上昇する。

【００１５】したがって、複数個の熱交換部（１６ａ、
１６ｂ）を通過する外部流体温度および複数個の熱交換
部（１６ａ、１６ｂ）内を流れる冷媒温度の両者とも、
外部流体流れ上流側から下流側に進につれて温度が上昇
するので、外部流体流れ上流側から下流側にわたって、
外部流体と冷媒との温度差の縮小を抑制することができ
る。延いては、熱交換器の熱交換（放熱）効率の向上を
図ることができる。

【００１６】また、冷房運転時には、冷媒は外部流体流
れ下流側の冷媒流路から上流側冷媒流路に進むにつれて
凝縮が進むので、その体積を次第に縮小させる。しか
し、冷媒は冷媒流路断面積の大きい下流側冷媒流路から
冷媒流路断面積の小さい上流側冷媒流路に向かって流れ
るているので、体積の縮小にともなう複数個の熱交換部
（１６ａ、１６ｂ）内の（凝縮）圧力降下を抑制するこ
とができる。したがって、複数個の熱交換部（１６ａ、
１６ｂ）内で冷媒が安定的に凝縮することができるの
で、熱交換器の熱交換（放熱）効率のより一層向上を図
ることができる。

【００１７】請求項３に記載の発明によれば、補助空間
（１００ａ〜１０５ａ）に連通するチューブ（２ａ、２
ｂ）の本数を変更することにより冷媒通路断面積を容易
に変更することができるので、簡単な構造で冷媒の相状
態に適した冷媒通路断面積とするこができる。したがっ
て、製造原価上昇を抑制しつつ熱交換器の熱交換効率の
向上を図ることができる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図に示す実施の形
態について説明する。 （実施形態）図１は、本実施形態に係る熱交換器を電気
自動車に搭載されるヒートポンプ式冷凍サイクル（以
下、単に冷凍サイクルと呼ぶ。）の室外熱交換器として
用いた場合の模式図を示している。

【００１９】１５は冷媒を圧縮する圧縮機で、この圧縮
機１５は、図示されていない駆動用の電動モータを内蔵
する密閉（容積）型圧縮機で、電動モータの回転速度に
応じて冷媒吐出量が変化する。なお、この電動モータの
回転速度は、インバータ２２によって周波数制御されて
いる。１６は本実施形態に係る室外熱交換器で、通常、
走行風を受けやすい電気自動車のエンジンルーム前方
（図７参照）に配置されている。この室外熱交換器１６
は、走行風と冷媒との間で熱交換する熱交換（コア）部
を２つ有しており、一方の熱交換部１６ａを走行風流れ
の上流側に配置し、他方の熱交換部１６ｂを下流側に配
置するようにして走行風流れに沿って直列に並んでい
る。なお、室外熱交換器１６の詳細については後述す
る。

【００２０】因みに、２３は室外熱交換器１６の両熱交
換部１５ａ、１６ｂを通過する空気流れを促進するクー
リングファンである。２は送風機３によって送風される
空気を車室内まで導く空気の流路をなす空調ケーシング
で、この空調ケーシング２内には、空気冷却手段をなす
室内蒸発器１７と空気加熱手段をなす室内凝縮器１８と
が配置されている。室内蒸発器１７は低温低圧の霧状冷
媒を蒸発（気化）させることによって、室内蒸発器１７
を通過する空気を冷却し、室内凝縮器１８は高温高圧の
気相冷媒を凝縮させることによって、室内凝縮器１８を
通過する空気を加熱する。

【００２１】また、第１減圧装置１９は、冷房運転時お
よび除湿（除霜）運転時に室内蒸発器１７へ圧送される
冷媒を減圧させるもので、本実施形態では、固定絞りの
キャピラリチューブが使用されている。第２減圧装置２
０は、暖房運転時に室外熱交換器１６へ圧送される冷媒
を減圧させるもので、本実施形態では、固定絞りのキャ
ピラリチューブが使用されている。

【００２２】２１は冷凍サイクル内の過剰冷媒を一時的
に蓄えるアキュムレータで、このアキュムレータ２１は
圧縮機１５の吸入側に配置されて、圧縮機１５に液相冷
媒が吸入されることを防止（圧縮機１５の過圧縮を防
止）するものである。なお、本実施形態においてはこの
アキュムレータ２１は２つ設けられている。因みに、３
７は最大暖房時に暖房能力を補助する電気ヒータで、こ
の電気ヒータ３７に通電することにより空調ケーシング
２内を流れる空気を加熱する。

【００２３】また、上記冷凍サイクルは、冷凍サイクル
内を循環する冷媒の循環経路を切り替えることによっ
て、冷房運転、暖房運転または除湿（除霜）運転の切り
替えを行う。そして、この循環経路の切り替えを行う循
環経路切替手段は、圧縮機１５の吐出側に配置された四
方弁３１、運転状態に応じて冷媒流路（配管）の開閉を
行う電磁弁３２、３３および冷媒流れ方向を規制する逆
止弁３４、３５から構成されている。そして、循環経路
切替手段の各構成部品は、それぞれ冷媒配管によって接
続され、図１に示すように配置構成されている。

【００２４】すなわち、冷房運転時の循環経路は、圧縮
機１５から四方弁３１、逆止弁３４、電磁弁３２、室外
熱交換器１６、第１減圧装置１９、室内蒸発器１７、そ
してアキュームレータ２１を経て再び圧縮機１５に到る
ものである。暖房運転時の循環経路は、圧縮機１５から
四方弁３１、室内凝縮器１８、逆止弁３５、第２減圧装
置２０、室外熱交換器１６、電磁弁３３、そしてアキュ
ームレータ２１を経て再び圧縮機１５に到るものであ
る。

【００２５】除湿（除霜）運転時の循環経路は、圧縮機
１５から四方弁３１、室内凝縮器１８、逆止弁３５、第
２減圧装置２０、電磁弁３２、室外熱交換器１６、第１
減圧装置１９、室内蒸発器１７、そしてアキュームレー
タ２１を経て再び圧縮機１５に到るものである。次に、
図２〜４を用いて室外熱交換器１６について述べる。

【００２６】図２は空気流れ上流側から室外熱交換器１
６を見た正面図であり、図３は図２の右側面図である。
なお、空気流れ上流側の熱交換部１６ａと下流側の熱交
換部１６ｂとは、後述するヘッダタンク内に設けられた
セパレータの配置位置が異なるのみで、外観構造ほぼ同
じである。そこで、外観構造については熱交換部１６ａ
を例に述べる。また図中の添え字ｂは、熱交換部１６ａ
に対応する熱交換部１６ｂの部品を示す。

【００２７】図２中、２ａはアルミニウム製の冷媒が流
れる偏平チューブで、押し出し加工等により一体成形さ
れている。図２に示すように、これら複数個の偏平チュ
ーブ２ａは、互いに平行になるように配置されており、
隣合う偏平チューブ２ａ間には、コルゲート状のアルミ
ニウム製冷却フィン３ａが偏平チューブ２ａの偏平面に
ろう付けされている。なお、偏平チューブ２ａ、２ｂの
穴断面積および外形寸法は全て等しい。

【００２８】また、これら偏平チューブ２ａの一端側に
は、複数個の偏平チューブ２ａの穴に連通して冷媒を分
配集合するアルミニウム製の第１ヘッダタンク４ａがろ
う付けされており、他端側には、複数個の偏平チューブ
２ａの穴に連通して冷媒を分配集合する第２ヘッダタン
ク５ａがろう付けされている。そして、第１ヘッダタン
ク４ａには、室外熱交換器１６に接続される外部配管を
接続するための配管ジョイント６ａがろう付けされてい
る。また、空気上流側の熱交換部１６ａの第２ヘッダタ
ンク５ａと、空気下流側の熱交換部１６ｂの第２ヘッダ
タンク５ｂとは連結配管７によって連通している。

【００２９】熱交換部１６ａは、上述のように偏平チュ
ーブ２ａと、これらにろう付けされた冷却フィン３ａと
から構成されており、この熱交換部１６ａの端部のうち
両ヘッダタンク４ａ、５ａが設けられていない両端部に
は、熱交換部１６ａの補強部材をなすサイドプレート８
ａが両ヘッダタンク４ａ、５ａにろう付けされている。
そして、両熱交換部１６ａ、１６ｂは、両熱交換部１
６ａ、１６ｂ間に所定の隙間Ｃを有するように配置した
状態で、図３に示されるように、両サイドプレート８
ａ、８ｂをブラケット９を介してボルト１０にて組付け
られている。なお、隙間Ｃは５ｍｍ以上で、本実施形態
では約５ｍｍである。

【００３０】図４は、室外熱交換器１６の模式図で、ヘ
ッダタンクについては、その断面を示している。両ヘッ
ダタンク４ａ、５ａ内空間は、図４に示すように、複数
個のセパレータ１１ａによって複数個に仕切られて複数
個の補助空間１００ａ〜１０５ａが形成されている。同
様に、空気下流側の熱交換部１６ｂの第１、２ヘッダタ
ンク４ｂ、５ｂ内空間も複数個のセパレータ１１ｂによ
って複数の補助空間１００ｂ〜１０３ｂが形成されてい
る。

【００３１】また、空気上流側熱交換部１６ａの補助空
間の個数は空気下流側熱交換部１６ｂの補助空間の個数
に比べて多く、本実施形態では空気上流側の両ヘッダタ
ンク４ａ、５ａにはそれぞれ３個、空気下流側の両ヘッ
ダタンク４ｂ、５ｂにはそれぞれ２個である。したがっ
て、熱交換部１６ａの補助空間１００ａ〜１０５ａのう
ちいずれか１つに連通する偏平チューブ２ａの個数は、
熱交換部１６ｂの補助空間１００ｂ〜１０３ｂのうちい
ずれか１つに連通する偏平チューブ２ｂの個数に比べて
少なくなっている。すなわち、熱交換部１６ａ内を流れ
る冷媒のうち同相状態の冷媒が流れる部位の偏平チュー
ブ２ａの穴断面積の総和は、熱交換部１６ｂ内を流れる
冷媒のうち同相状態の冷媒が流れる部位の偏平チューブ
２ｂの穴断面積の総和に比べて小さくなっている。

【００３２】換言すれば、同相状態の冷媒が流れている
複数個の偏平チューブ２ａ、２ｂは、それぞれ同相状態
の冷媒が流れている冷媒通路を形成しており、空気流れ
上流側に位置する冷媒通路断面積は、下流側の冷媒通路
断面積に比べて小さくなっている。次に、本実施形態の
作動を述べる。

【００３３】先ず、図１に示す冷凍サイクルについて、
運転状態毎に述べる。 （１）冷房運転時 四方弁３１は図１の実線で示す流路となるように切り替
えられる。そして、電磁弁３２が開弁し、電磁弁３３が
閉弁する。これにより、圧縮機１５から吐出した冷媒
は、四方弁３１、逆止弁４３、電磁弁３２を経て室外熱
交換器１６の熱交換部１６ｂから熱交換部１６ａを流れ
る。そして、室外熱交換器１６を流れる間に冷媒は凝縮
（放熱）し、その後、第１減圧装置１９にて低温低圧の
霧状冷媒になる。そして、室内蒸発器１７にて蒸発（吸
熱）し、アキュムレータ２１を経て再び圧縮機１５に吸
引される。なお、冷房運転時の冷媒流れを図１の矢印Ｃ
で示す。

【００３４】また、この冷房運転時では、圧縮機１５よ
り吐出した冷媒の一部が電磁弁３２および室外熱交換器
１６をバイパスして第２減圧装置２０側へ流れるが、第
２減圧装置２０の両端の圧力差が殆どなく、また第２減
圧装置２０の入口側が気相冷媒であることから、実際に
第２減圧装置２０を通過する冷媒量は非常に少ない。し
たがって、本来の冷房能力は殆ど損なわれない。 （２）暖房運転時 四方弁３１は図１の破線で示す流路となるように切り替
えられる。そして、電磁弁３２が閉弁し、電磁弁３３が
開弁する。これにより、圧縮機１５から吐出した冷媒
は、四方弁３１経て室内凝縮器１８にて凝縮（放熱）
し、逆止弁３５を通過して第２減圧装置２０にて低温低
圧の霧状冷媒になる。そして、室外熱交換器１６の熱交
換部１６ａから熱交換部１６ｂへと流れる間に蒸発（吸
熱）し、電磁弁３３およびアキュムレータ２１を経て再
び圧縮機１５に吸引される。なお、暖房運転時の冷媒流
れを図１の矢印Ｈで示す。

【００３５】また、この暖房運転では、第２減圧装置２
０で減圧された冷媒の一部が室外熱交換器１６および電
磁弁３３をバイパスして第１減圧装置１９側へ流れる
が、第１減圧装置１９の両端の圧力差が殆どなく、また
第１減圧装置１９の入口側が気相冷媒であることから、
実際に第１減圧装置１９を通過して室内蒸発器１７へ流
れる冷媒量は非常に少ない。したがって、本来の暖房能
力は殆ど損なわれない。 （３）除湿（除霜）運転時 四方弁３１は図１の破線で示す流路となるように切り替
えられる。そして、電磁弁３２が開弁し、電磁弁３３が
閉弁する。これにより、圧縮機１５から吐出した冷媒
は、四方弁３１経て室内凝縮器１８にて凝縮（放熱）
し、逆止弁３５および電磁弁３２を通過して室外熱交換
器１６の熱交換部１６ｂから熱交換部１６ａへと流れる
間に凝縮（放熱）し、第１減圧装置１９にて低温低圧の
霧状冷媒になる。そして、室内蒸発器１７にて蒸発（吸
熱）し、アキュムレータ２１を経て再び圧縮機１５に吸
引される。なお、暖房運転時の冷媒流れを図１の矢印Ｄ
で示す。

【００３６】この除湿（除霜）運転では、室内凝縮器１
８より流出した冷媒の一部が電磁弁３２および室外熱交
換器１６をバイパスして第２減圧装置２０側へ流れる
が、第２減圧装置２０の両端の圧力差が殆どなく、実際
に第２減圧装置２０を通過する冷媒量は非常に少ない。
したがって、本来の除湿能力は殆ど損なわれない。次
に、室外熱交換器１６内の冷媒流れについて図４を用い
て述べる。

【００３７】図４において、冷房あるいは除湿運転時
は、冷媒は、実線の矢印に示すように、空気流れ下流側
に位置する熱交換部１６ｂの配管ジョイント６ｂから第
１ヘッダタンク３ｂの補助空間１００ｂに流入する。そ
して、補助空間１００ｂに連通している複数の偏平チュ
ーブ２ｂに流れて第２ヘッダタンク５ｂの補助空間１０
１ｂに到る。その後、偏平チューブ２ｂを介して補助空
間１０２ｂ、補助空間１０３ｂと流れ、連結配管７を経
て空気流れ上流側に位置する熱交換部１６ａの補助空間
１００ａに流入する。

【００３８】その後、冷媒は熱交換部１６ｂ内の冷媒流
れと同様に、偏平チューブ２ａを介して補助空間１０２
ａ、補助空間１０３ａ、補助空間１０４ａ、補助空間１
０５ａと流れ配管ジョイント６ａから流出して第１減圧
装置１９に流れる。なお、暖房時は破線の矢印に示すよ
うに、冷房あるいは除湿運転時の逆方向流れとなる。

【００３９】次に本発明の特徴を述べる。暖房運転時等
の外気温度が低いときには、室外熱交換器１６のうち空
気流れ上流側に位置する熱交換部１６ａには、空気中の
水分や雨滴の付着凍結による着霜が発生し、熱交換部１
６ａの冷却フィン３ａが目詰まりする。しかし、上述の
ように、上流側の熱交換部１６ａと下流側の熱交換部１
６ｂとの間に所定の隙間Ｃを有しているので、熱交換部
１６ａの冷却フィン３ａが目詰まりした状態であって
も、熱交換部１６ｂは、隙間Ｃから流入する空気によっ
て熱交換することができる。したがって、着霜によって
冷却フィン３ａが目詰まりした状態であっても、急激な
暖房能力低下を防止するこができる。

【００４０】また、両熱交換部１６ａ、１６ｂは、所定
の隙間Ｃを有して空気流れ方向に沿って直列に並んでい
るので、両熱交換部１６ａ、１６ｂを車両前方部にまと
めて配置することができる。したがって、両熱交換部１
６ａ、１６ｂをそれぞれ別の場所に配置する場合に比べ
て、スペース効率の向上を図ることができる。また、室
外熱交換器１６は、両熱交換部１６ａ、１６ｂをブラケ
ット９にて一体に組付けた状態で車両に組付けられるの
で、組付け用部品等の部品点数を減らすことができると
ともに、組付け性の向上を図ることができる。

【００４１】また、暖房運転時には、冷媒通路内を流れ
る冷媒の圧力損失のために、冷媒通路（偏平チューブ）
内の圧力降下とともに蒸発圧力も降下していくので、両
熱交換部１６ａ、１６ｂ内の冷媒温度も冷媒流れと共に
降下していく。つまり、冷媒温度は、空気流れ上流側か
ら下流側に進むにつれて降下する。また、両熱交換部１
６ａ、１６ｂを通過する空気は、両熱交換部１６ａ、１
６ｂで吸熱されるので、両熱交換部１６ａ、１６ｂを通
過する空気の温度は、上流側から下流側に進むつれて降
下する。

【００４２】したがって、両熱交換部１６ａ、１６ｂを
通過する空気の温度および両熱交換部１６ａ、１６ｂ内
を流れる冷媒温度の両者とも、図５に示すように、空気
流れ上流側から下流側に進むにつれて降下するので、空
気流れ上流側から下流側にわたって、空気と冷媒との温
度差の縮小を抑制することができる。延いては、室外熱
交換器１６の熱交換（吸熱）効率の向上を図ることがで
きる。

【００４３】また、暖房運転時には、上流側冷媒流路か
ら下流側冷媒流路に進むにつれて冷媒の蒸発が進むの
で、その体積を次第に膨張させる。しかし、冷媒は冷媒
流路断面積の小さい上流側冷媒流路から冷媒流路断面積
の大きい下流側冷媒流路に向かって流れるているので、
体積の膨張にともなう両熱交換部１６ａ、１６ｂ内の
（蒸発）圧力上昇を抑制することができる。したがっ
て、両熱交換部１６ａ、１６ｂ内で冷媒が安定的に蒸発
することができるので、室外熱交換器１６の熱交換（吸
熱）効率のより一層向上を図ることができる。

【００４４】また、冷房運転時には、両熱交換部１６
ａ、１６ｂは放熱器として作動するので、冷媒は凝縮、
冷却されて冷媒流れと共にその温度を下げていく。その
ため、上流側の熱交換部１６ａから下流側の熱交換部１
６ｂに進につれて冷媒温度は上昇する。また一方、両熱
交換部１６ａ、１６ｂを通過する空気の温度は、冷媒か
らの凝縮熱を受けて上流側から下流側に向かう程上昇す
る。

【００４５】したがって、両熱交換部１６ａ、１６ｂを
通過する空気温度および両熱交換部１６ａ、１６ｂ内を
流れる冷媒温度の両者とも、図６に示すように、空気流
れ上流側から下流側に向かう程温度が上昇するので、空
気流れ上流側から下流側にわたって、空気と冷媒との温
度差の縮小を抑制することができる。延いては、室外熱
交換器１６の熱交換（放熱）効率の向上を図ることがで
きる。

【００４６】また、冷房運転時には、冷媒は下流側冷媒
流路から上流側冷媒流路に進むにつれて凝縮が進むの
で、その体積を次第に縮小させる。しかし、冷媒は冷媒
流路断面積の大きい下流側冷媒流路から冷媒流路断面積
の小さい上流側冷媒流路に向かって流れるているので、
体積の縮小にともなう両熱交換部１６ａ、１６ｂ内の
（凝縮）圧力降下を抑制することができる。したがっ
て、両熱交換部１６ａ、１６ｂ内で冷媒が安定的に凝縮
することができるので、室外熱交換器１６の熱交換（放
熱）効率のより一層向上を図ることができる。

【００４７】また、セパレータ１１ａ、１１ｂの配置位
置ないし数のいずれかを変更することにより冷媒通路断
面積を変更することができるので、簡単な構造で冷媒の
相状態に適した冷媒通路断面積とするこができる。した
がって、製造原価上昇を抑制しつつ室外熱交換器１６の
熱交換効率の向上を図ることができる。また、上流側お
よび下流側の熱交換部の構成部品を共用化できるので、
製造原価上昇をより抑制することができる。

【００４８】ところで、本発明に係る室外熱交換器は電
気自動車用に限定されるものではなく、家庭用のルーム
エアコン等に用いてもよい。また、上記実施形態では、
同一の熱交換部内での冷媒通路断面積（具体的には、偏
平チューブ２ａ、２ｂの個数）を等しくしたが、冷媒通
路断面積を同一の熱交換部内で変えても本発明を実施す
ることができる。

【００４９】また、上記実施形態では、冷媒通路は熱交
換部内にて蛇行していたが、冷媒が平行に一方向に流れ
るいわゆる全パスタイプの熱交換器においても本発明を
実施することができる。さらに、冷媒通路は、上記実施
形態の如く平行な複数の偏平チューブによるものに限ら
れず、例えば、一本の偏平チューブを蛇行させて形成す
るいわゆるサーペンタイプの熱交換器においても本発明
を実施することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施形態に係る熱交換器を用いたヒートポン
プ式冷凍サイクルの模式図でる。

【図２】本実施形態に係る熱交換器の正面図である。

【図３】図２の右側面図である。

【図４】本実施形態に係る熱交換器の模式図である。

【図５】暖房運転時の空気温度と冷媒温度との関係を示
す説明図である。

【図６】冷房運転時の空気温度と冷媒温度との関係を示
す説明図である。

【図７】本実施形態に係る熱交換器を車両に搭載した際
の模試図である。

【符号の説明】

２ａ、２ｂ…偏平チューブ（チューブ）、３ａ、３ｂ…
冷却フィン、４ａ、４ｂ…第１ヘッダタンク、５ａ、５
ｂ…第２ヘッダタンク、６ａ、６ｂ…配管ジョイント、
７…連結配管、８ａ、８ｂ…サイドプレート、９…ブラ
ケット、１１ａ、１１ｂ…セパレータ、１６ａ、１６ｂ
…熱交換部、１６…室外熱交換器、１００ａ〜１０５
ａ、１００ｂ〜１０３ｂ…補助空間。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 冷媒が流れる冷媒通路（２ａ、２ｂ）を
   有し、外部流体と冷媒との間で熱交換を行う熱交換部
   （１６ａ、１６ｂ）を複数個備え、 前記複数個の熱交換部（１６ａ、１６ｂ）は、互いに前
   記冷媒通路（２ａ、２ｂ）を連通させた状態で、所定の
   隙間（Ｃ）を有して外部流体の流れ方向に沿って直列に
   並んでおり、 前記複数個の熱交換部（１６ａ、１６ｂ）を蒸発器とし
   て使用する場合には、外部流体流れ上流側の前記熱交換
   部（１６ａ）から冷媒を流入させ、前記複数個の熱交換
   部（１６ａ、１６ｂ）を凝縮器として使用する場合に
   は、外部流体流れ下流側の前記熱交換部（１６ｂ）から
   冷媒を流入させ、 さらに、外部流体流れ上流側に位置する前記熱交換部
   （１６ａ）の冷媒通路断面積は、外部流体流れ下流側に
   位置する前記熱交換部（１６ｂ）の冷媒通路断面積に比
   べて小さいことを特徴とするヒートポンプ式冷凍サイク
   ル用室外熱交換器。
2. 【請求項２】 冷媒が流れ、互いに平行に配置された複
   数個のチューブ（２ａ、２ｂ）からなる冷媒通路を有
   し、外部流体と冷媒との間で熱交換を行う複数個の熱交
   換部（１６ａ、１６ｂ）と、 前記複数個の熱交換部（１６ａ、１６ｂ）の複数個のチ
   ューブ（２ａ、２ｂ）の端部に設けらたヘッダタンク
   （４ａ、４ｂ、５ａ、５ｂ）と、 前記ヘッダタンク（４ａ、４ｂ、５ａ、５ｂ）内に配置
   され、前記ヘッダタンク（４ａ、４ｂ、５ａ、５ｂ）内
   空間を仕切って複数個の補助空間（１００ａ〜１０５
   ａ、１００ｂ〜１０３ｂ）を形成するセパレータ（１１
   ａ、１１ｂ）とを備え、 前記複数個の熱交換部（１６ａ、１６ｂ）は、互いに前
   記冷媒通路（２ａ、２ｂ）を連通させた状態で、所定の
   隙間（Ｃ）を有して前記外部流体の流れ方向に沿って直
   列に並んでおり、 前記補助空間（１００ａ〜１０５ａ、１００ｂ〜１０３
   ｂ）は、前記複数個のチューブ（２ａ、２ｂ）のうち所
   定数の前記チューブに連通して冷媒を分配集合し、 前記複数個の熱交換部（１６ａ、１６ｂ）を蒸発器とし
   て使用する場合には、外部流体流れ上流側の前記熱交換
   部（１６ａ）から冷媒を流入させ、前記複数個の熱交換
   部（１６ａ、１６ｂ）を凝縮器として使用する場合に
   は、外部流体流れ下流側の前記熱交換部（１６ｂ）から
   冷媒を流入させ、 さらに、外部流体流れ上流側に位置する前記熱交換部
   （１６ａ）の前記補助空間（１００ａ〜１０５ａ）のう
   ちいずれか１つに連通する前記チューブ（２ａ）の穴断
   面積の総和は、外部流体流れ下流側に位置する前記熱交
   換部（１６ｂ）の前記補助空間（１００ｂ〜１０３ｂ）
   のうちいずれか１つに連通する前記チューブ（２ｂ）の
   穴断面積の総和に比べて小さいことを特徴とするヒート
   ポンプ式冷凍サイクル用室外熱交換器。
3. 【請求項３】 前記補助空間（１００ａ〜１０５ａ）に
   連通する前記チューブ（２ａ）の穴断面積の総和の差異
   は、前記チューブ（２ａ、２ｂ）の本数差によって構成
   されていることを特徴とする請求項２に記載のヒートポ
   ンプ式冷凍サイクル用室外熱交換器。